Una fibra óptica tan delgada como un mechón de cabello es prometedora para su uso en estudios de tejido profundo mínimamente invasivos del cerebro de los pacientes que muestran los efectos de la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos cerebrales. La investigación podría sentar las bases para la obtención de imágenes cerebrales in vivo mínimamente invasivas en estudios de laboratorio y el seguimiento de la actividad neuronal a lo largo del tiempo en pacientes con trastornos neurológicos.

"La fibra multimodo ultrafina encajaría fácilmente en una aguja de acupuntura, y sabemos que estas agujas se pueden insertar en el cuerpo de cualquier persona casi sin dolor, lo que podría permitir la obtención de imágenes de tejido profundo en tiempo real", dijo el coautor Benjamin Lochocki, de la Universidad Vrije. Ámsterdam.

El desafío es aumentar de manera eficiente la resolución de la imagen a nivel subcelular, porque la pérdida de información es inevitable debido a la codificación de la luz. En APL Photonics , investigadores de los Países Bajos abordan este desafío con imágenes compresivas basadas en motas (SBCI) que aprovechan la codificación de la luz de las fibras multimodo en su beneficio.

Las fibras ópticas, una solución bien entendida para guiar la luz a largas distancias, han captado cada vez más la atención en microendoscopia como una mejor manera de acceder al tejido profundo, debido a sus minúsculas dimensiones. También eliminan la necesidad de etiquetado fluorescente, un paso complicado y costoso.

La codificación de la luz generalmente se aborda dando forma al frente de onda de un haz incidente para reducir la dispersión y crear un haz enfocado en el extremo distal de la fibra. Sin embargo, esta técnica tiene limitaciones en cuanto a la velocidad de adquisición y la producción de imágenes de tejidos profundos de alta calidad.

SBCI altera la posición de entrada del rayo láser para crear patrones de motas aleatorios múltiples y no correlacionados en la salida de la fibra. Un algoritmo informático puede reconstruir una imagen del objeto basándose en el patrón y la información recopilada.

Esta "imágenes de compresión" reduce la cantidad de medidas de píxeles necesarias para reconstruir una imagen de calidad similar o mejor que la imagen de trama estándar utilizada en endoscopios y microscopios convencionales. SBCI puede producir imágenes de alta resolución hasta 11 veces más rápido, para un espacio tres veces más grande que el enfoque de escaneo de trama tradicional.

La técnica se utilizó para obtener imágenes de la lipofuscina, un pigmento fluorescente relacionado con la edad que se acumula con el tiempo como desechos metabólicos en el soma, la parte de las neuronas que contiene el núcleo y es responsable de la producción de neurotransmisores. La acumulación anormal de lipofuscina podría estar asociada con la progresión de la enfermedad de Alzheimer, aunque hay poca comprensión de este proceso.

La acumulación de pigmento se visualizó en una muestra de tejido cerebral de un donante de un paciente con Alzheimer obtenida a través del Banco de Cerebros de los Países Bajos. + Explora más

Revolucionando la imagen a través de una fibra óptica del ancho de un cabello humano